DE102016210949A1

DE102016210949A1 - Pedalwegsimulator für eine hydraulische Fremdkraftbremsanlage für ein Fahrzeug und hydraulische Fremdkraftbremsanlage mit einem solchen Pedalwegsimulator

Info

Publication number: DE102016210949A1
Application number: DE102016210949.9A
Authority: DE
Inventors: Simon Hansmann; Verena Friedrich; Dirk Foerch; Matthias Kistner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2017-12-21

Abstract

Als Pedalwegsimulator (19) einer Fremdkraftbremsanlage schlägt die Erfindung eine Kolben-/Zylinder-Einheit mit einem Kolben (21), einer Tellerfeder (23), einer Lochscheibe als Drossel (24) und einem Tellerfederpaket (25) in dieser Reihenfolge in einem Zylinder (22) vor. Es lässt sich eine Pedalwegcharakteristik eines Hauptbremszylinders mit einem Unterdruckbremskraftverstärker einer Hilfskraftbremsanlage simulieren.

Description

Die Erfindung betrifft einen Pedalwegsimulator für eine hydraulische Fremdkraftbremsanlage für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine hydraulische Fremdkraftbremsanlage mit einem solchen Pedalwegsimulator.
Stand der Technik
Die internationale Patentanmeldung WO 2012/150 120 A1 offenbart eine hydraulische Fremdkraftbremsanlage mit einem muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder, an den die Fahrzeugbremsanlage über ein Trennventil in jedem Bremskreis angeschlossen ist. Der Hauptbremszylinder dient bei einer Betriebsbremsung als Sollwertgeber für einen mit Fremdkraft zu erzeugenden Bremsdruck und bei einer Hilfsbremsung bei Ausfall einer Fremdkraftbetätigung als Bremsdruckerzeuger.
An den Hauptbremszylinder ist ein Pedalwegsimulator angeschlossen. Dabei handelt es sich um eine Kolben-/Zylinder-Einheit mit einem federbeaufschlagten Kolben, in die bei einer Fremdkraftbremsung Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder verdrängt wird. Der Pedalwegsimulator ermöglicht einen Betätigungsweg des Hauptbremszylinders bei geschlossenen Trennventilen. Bei einer Betriebsbremsung, d. h. einer Fremdkraftbremsung, werden die Trennventile geschlossen und dadurch der Hauptbremszylinder hydraulisch von der Fahrzeugbremsanlage getrennt.
Als hydraulischen Druckerzeuger für eine Fremdkraftbremsung weist die bekannte Fremdkraftbremsanlage eine Kolben-/Zylinder-Einheit auf, deren Kolben mit einem Elektromotor über ein mechanisches Getriebe antreibbar ist. Die Fremdkraftbremsung ist eine Betriebsbremsung der bekannten Fahrzeugbremsanlage.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Pedalwegsimulator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist für eine hydraulische Fremdkraftbremsanlage der vorstehend erläuterten Art vorgesehen. Er weist eine Kolben-/Zylinder-Einheit auf, in die Bremsflüssigkeit aus einem hydraulischen Hauptbremszylinder verdrängbar ist. Ein Federelement beaufschlagt einen Kolben der Kolben-/Zylinder-Einheit in einer Bewegungsrichtung so, dass der Kolben Bremsflüssigkeit aus einem Zylinder der Kolben-/Zylinder-Einheit verdrängt, wenn der Hauptbremszylinder gelöst wird. Außer dem Kolben weist der erfindungsgemäße Pedalwegsimulator eine Drossel auf, die axial beweglich auf einer Seite des Kolbens in dem Zylinder angeordnet ist. Die Drossel unterteilt den Zylinder in zwei Kammern, deren Volumina sich bei einer Bewegung der Drossel im Zylinder entgegengesetzt ändern. Außerdem weist der Pedalwegsimulator ein Rückschlagventil auf, durch das die beiden Kammern des Zylinders kommunizieren. Das Rückschlagventil ist vorzugsweise von einer dem Kolben abgewandten Seite zu einer dem Kolben zugewandten Seite der Drossel durchströmbar.
Das Federelement, die Drossel und das Rückschlagventil des Pedalwegsimulators sind mitbestimmend für eine Weg-/Kraft-Charakteristik eines Hauptbremszylinders, an den der Pedalwegsimulators angeschlossen ist. Durch eine Auslegung und Abstimmung des Federelements, der Drossel und des Rückschlagventils auf den Hauptbremszylinder lässt sich eine Weg-/Kraft-Charakteristik des Hauptbremszylinders erreichen, die einer üblichen und gewohnten Weg-/Kraft-Charakteristik eines muskel- oder hilfskraftbetätigten Hauptbremszylinders ohne oder mit Bremskraftverstärker einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ohne Fremdkraftbetätigung entspricht oder jedenfalls nahe kommt.
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass der erfindungsgemäße Pedalwegsimulator anstelle eines herkömmlichen Pedalwegsimulators ohne sonstige Änderungen in einer herkömmlichen Fremdkraftbremsanlage verbauen lässt.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Es ist nicht zwingend, dass das Federelement den Kolben des Pedalwegsimulators unmittelbar beaufschlagt. Anspruch 5 sieht eine mittelbare Beaufschlagung des Kolbens durch das Federelement über die Drossel vor.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine hydraulische Fremdkraftbremsanlage für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7, die einen Pedalwegsimulator der vorstehend erläuterten Art aufweist. Der Pedalwegsimulator ist an einen Hauptbremszylinder der Fremdkraftbremsanlage angeschlossen, so dass der Hauptbremszylinder bei seiner Betätigung Bremsflüssigkeit in den Pedalwegsimulator verdrängt. Für eine Fremdkraftbremsung, die als Betriebsbremsung vorgesehen ist, wird ein Trennventil geschlossen und die Fremdkraftbremsanlage dadurch hydraulisch vom Hauptbremszylinder getrennt. Eine Weg-/Kraft-Charakteristik des Hauptbremszylinders wird wesentlich vom erfindungsgemäßen Pedalwegsimulators bestimmt, wenn der Hauptbremszylinder bei einer Fremdkraftbremsung hydraulisch von der Fremdkraftbremsanlage getrennt wird.
Zur Druckerzeugung für eine Fremdkraftbremsung weist die erfindungsgemäße Fremdkraftbremsanlage einen hydraulischen Druckerzeuger auf, der mit Fremdenergie antreibbar ist. Ein solcher Druckerzeuger kann beispielsweise eine Hydropumpe wie eine Kolbenpumpe oder eine Zahnradpumpe oder eine Kolben-/Zylinder-Einheit sein. Zum Antrieb einer Hydropumpe kann ein Elektromotor und gegebenenfalls ein mechanisches Getriebe und zum Antrieb eines Kolbens einer Kolben-/Zylinder-Einheit ebenfalls ein Elektromotor und ein mechanisches Getriebe vorgesehen sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Hydraulikschaltplan einer erfindungsgemäßen hydraulischen Fremdkraftbremsanlage; und
2 eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Pedalwegsimulators der Fremdkraftbremsanlage aus 1.
Ausführungsform der Erfindung
Die in 1 gezeigte, erfindungsgemäße hydraulische Fremdkraftbremsanlage 1 ist für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, vorgesehen. Sie weist einen hydraulischen Fremdkraft Druckerzeuger 2 für eine Betriebsbremsung und einen muskelkraftbetätigbaren Zweikreis-Hauptbremszylinder 3 für eine Hilfsbremsung bei Ausfall des Druckerzeugers 2 oder seines Antriebs auf. An den Hauptbremszylinder 3 sind über je ein Trennventil 4 zwei Bremskreise der Fremdkraftbremsanlage 1 angeschlossen. In der gezeichneten Ausführungsform der Erfindung weist jeder Bremskreis zwei hydraulische Radbremsen 5 auf, die über je ein Einlassventil 6 an die Trennventile 4 angeschlossen sind. Über je ein Auslassventil 7 ist jede Radbremse 5 an einen drucklosen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 8 angeschlossen. Eine Kammer des Hauptbremszylinders 3 ist unmittelbar und eine andere Kammer durch ein Diagnoseventil 9 an den Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 8 angeschlossen.
Die Einlassventile 6 und Auslassventile 7 bilden eine Radbremsdruckmodulationseinrichtung, mit der Radbremsdrücke in den Radbremsen 5 radindividuell regelbar sind. Das ermöglicht Schlupfregelungen wie Blockierschutz-, Antriebsschlupf-, Fahrdynamikregelungen und elektronische Stabilitätsprogramme, für die die Abkürzungen ABS, ASR, FDR und ESP gebräuchlich sind. Solche Schlupfregelungen sind bekannt und werden hier nicht weiter erläutert. Die Anzahl von zwei Bremskreisen und vier Radbremsen 5 ist nicht zwingend für die Erfindung.
Als Fremdkraft Druckerzeuger 2 ist eine Hydropumpe, beispielsweise eine Kolbenpumpe oder eine Zahnradpumpe, insbesondere eine Innenzahnradpumpe möglich, die – unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes – oder direkt mit einem Elektromotor antreibbar ist (nicht dargestellt). In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung weist der Fremdkraft Druckerzeuger 2 eine Kolben-/Zylinder-Einheit auf, deren Kolben 11 mit einem Elektromotor 12 über einen Gewindetrieb 13 in einem Zylinder verschiebbar, d.h. antreibbar ist. Ein Antrieb des Druckerzeugers 2 erfolgt also mit Fremdenergie. Die Erfindung ist nicht auf die genannten Druckerzeuger 2 beschränkt sondern andere hydraulische Fremdkraft Druckerzeuger 2 sind möglich. Der Druckerzeuger 2 ist durch ein Rückschlagventil 14 an den Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 8 und durch je ein Druckerzeugerventil 15 zwischen den Trennventilen 4 und den Einlassventilen 6 an die beiden Bremskreise der Fremdkraftbremsanlage 1 angeschlossen.
Eine Betriebsbremsung erfolgt als Fremdkraftbremsung mit einer Bremsdruckerzeugung mittels des Druckerzeugers 2. Die Druckerzeugerventile 15 sind dabei geöffnet, eine Druckregelung erfolgt mit dem Druckerzeuger 2 und/oder den Einlassventilen 6 und den Auslassventilen 7. Der Hauptbremszylinder 3 dient bei einer Betriebsbremsung als Sollwertgeber für einen Bremsdruck und weist deswegen einen Drucksensor 16 für einen Hauptbremszylinderdruck und/oder einen Wegsensor 17 für einen Betätigungsweg auf. Die Trennventile 4 sind bei bzw. werden für eine Betriebsbremsung geschlossen und der Hauptbremszylinder 3 dadurch hydraulisch von der Fremdkraftbremsanlage 1 getrennt.
An eine Kammer des Hauptbremszylinders 3 ist durch ein Simulatorventil 18 ein erfindungsgemäßer Pedalwegsimulator 19 angeschlossen, der in 2 größer und schematisiert und vereinfacht dargestellt ist. Dem Simulatorventil 18 ist ein Rückschlagventil 20 parallel geschaltet, das in Richtung vom Pedalwegsimulator 19 zum Hauptbremszylinder 3 durchströmenbar ist. Der Pedalwegsimulator 19 weist eine Kolben-/Zylinder-Einheit mit einem Kolben 21, der in einem Zylinder 22 verschieblich ist, auf. Im Anschluss an den Kolben 21 sind eine Tellerfeder 23, eine Lochscheibe, die eine Drossel 24 bildet, und ein Tellerfederpaket 25 in dieser Reihenfolge im Zylinder 22 des Pedalwegsimulator 19 angeordnet. Die Tellerfeder 23 kann allgemein auch als Federelement, das zwischen der Drossel 24 und dem Kolben 21 angeordnet ist und das Tellerfederpaket 25 als Federelement, das die Drossel 24 in Richtung des Kolbens 21 beaufschlagt, aufgefasst werden. Das Tellerfederpaket 25 beaufschlagt über die Drossel 24 und die Tellerfeder 23 den Kolben 21 im Sinne einer Verdrängung von Bremsflüssigkeit aus dem Pedalwegsimulator 19 in den Hauptbremszylinder 3.
Die die Drossel 24 bildende Lochscheibe unterteilt den Zylinder 22 des Pedalwegsimulators 19 in zwei Kammern, deren Volumina sich bei einer Bewegung der Drossel 24 im Zylinder 22 entgegengesetzt ändern und die durch ein Mittelloch 28 der Drossel 24, das auch als Drosselbohrung aufgefasst werden kann, kommunizieren. Die die Drossel 24 bildende Lochscheibe ist mit einer Lippendichtung 26 im Zylinder 22 abgedichtet, die in einer Richtung überströmbar ist und somit als Rückschlagventil 27 wirkt. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Lippendichtung 26 von einer dem Kolben 21 abgewandten Seite zu einer dem Kolben 21 zugewandten Seite der Drossel 24 überströmbar. Das heißt, die Lippendichtung 26 wird von Bremsflüssigkeit überströmt, wenn sich die die Drossel 24 bildende Lochscheibe im Zylinder 22 vom Kolben 21 weg bewegt, also wenn Bremsflüssigkeit in den Pedalwegsimulator 19 fließt. Die dem Kolben 21 abgewandten Seite des Pedalwegsimulators 19 ist mit dem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 8 verbunden.
Bei einer Betriebsbremsung verdrängt der Hauptbremszylinder 3 bei seiner Betätigung und geschlossenen Trennventilen 4 Bremsflüssigkeit durch das Simulatorventil 18, das für eine Betriebsbremsung geöffnet ist oder wird, in den Pedalwegsimulator 19. Die Bremsflüssigkeit bewegt den Kolben 21 in den Zylinder 22, so dass Bremsflüssigkeit in den Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 8 verdrängt wird. Über die Tellerfeder 23 verschiebt der Kolben 21 die Drossel 24 und spannt das Tellerfederpaket 25. Bei der Verschiebung der Drossel 24 überströmt Bremsflüssigkeit die das Rückschlagventil 27 bildende Lippendichtung 26 von der dem Kolben 21 abgewandten Seite der Drossel 24 zu der dem Kolben 21 zugewandten Seite. Ein hydraulischer Widerstand gegen die Verschiebung der Drossel 24 im Zylinder 22 bei in den Pedalwegsimulator 19 einströmender Bremsflüssigkeit ist dadurch niedrig.
Bei einem Lösen des Hauptbremszylinders 3 bewegt das Tellerfederpaket 25 die Drossel 24 und den Kolben 21 zurück in ihre Ausgangsstellungen und der Kolben 21 verdrängt Bremsflüssigkeit zurück in den Hauptbremszylinder 3. In dieser Richtung sperrt die Lippendichtung 26 gegen eine Umströmung der Drossel 24, so dass Bremsflüssigkeit durch das die Drosselbohrung bildende Mittelloch 28 der Drossel 24 strömen muss. Der hydraulische Widerstand gegen die Verschiebung der Drossel 24 ist in dieser Richtung ein Mehrfaches größer als beim Einströmen von Bremsflüssigkeit in den Pedalwegsimulator 19.
Durch Reibung bewirkt das Tellerfederpaket 25 eine Hysterese, eine Federkraft ist nach einer Richtungumkehr zunächst verringert. Die Drossel 24 und ihre als Rückschlagventil 27 wirkende Lippendichtung 26 bewirken den oben beschriebenen richtungsabhängigen Widerstand. Durch Auslegung des Pedalwegsimulators 19 lässt sich eine Weg-/Kraft-Charakteristik am Hauptbremszylinder 3 erreichen, die einer Muskel- oder Hilfskraftbetätigung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit einem Hauptbremszylinder mit oder ohne Unterdruckbremskraftverstärker entspricht oder jedenfalls nahe kommt. Dadurch erzeugt die erfindungsgemäße Fremdkraftbremsanlage 1 ein Pedalgefühl, das dem einer herkömmlichen Muskel- oder Hilfskraft Bremsanlage zumindest nahezu entspricht.
Die Tellerfeder 23 zwischen dem Kolben 21 und der Drossel 24 des Pedalwegsimulators 19 verringert eine Dämpfung an einem Beginn einer Verschiebung des Kolbens 21 und der Drossel 24. Dadurch wird eine ungewünschte Dämpfung am Beginn einer Betätigung des Hauptbremszylinders 3 verringert. Die Tellerfeder 23 kann bei Ausführungsformen der Erfindung fehlen.
Die Ventile 4, 6, 7, 9, 15, 18 sind 2/2-Wege-Magnetventile, wobei in der gezeigten Ausführungsform der Erfindung die Trennventile 4, die Einlassventile 6 und das Diagnoseventil 9 in ihren stromlosen Grundstellungen offen und die Auslassventile 7, die Druckerzeugerventile 15 und das Simulatorventil 18 in ihren stromlosen Grundstellungen geschlossen sind. Zur Verbesserung einer Regelgüte sind die Einlassventile 6 und die Auslassventile 7 Proportionalventile.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/150120 A1 [0002]

Claims

Pedalwegsimulator für eine hydraulische Fremdkraftbremsanlage (1) für ein Fahrzeug, wobei der Pedalwegsimulator (19) eine Kolben-/Zylinder-Einheit mit einem Zylinder (22) und mit einem Kolben (21), der axial in dem Zylinder (22) beweglich ist, und ein Federelement (25), das den Kolben (21) in einer Bewegungsrichtung beaufschlagt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalwegsimulator (19) eine Drossel (24), die auf einer Seite des Kolbens (21) angeordnet und axial in dem Zylinder (22) beweglich ist und die den Zylinder (22) in zwei Kammern unterteilt, deren Volumina sich bei einer Bewegung der Drossel (24) im Zylinder (21) entgegengesetzt ändern, und ein Rückschlagventil (27), durch das die beiden Kammern des Zylinders (22) des Pedalwegsimulators (19) kommunizieren, aufweist.
Pedalwegsimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (24) eine Lochscheibe ist.
Pedalwegsimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (24) mit einer Dichtung (26) in dem Zylinder (22) abgedichtet ist, die in einer Richtung überströmbare ist und zugleich das Rückschlagventil (27) bildet.
Pedalwegsimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalwegsimulator (19) ein Tellerfederpaket (25) als Federelement aufweist.
Pedalwegsimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (25) den Kolben (21) über die Drossel (24) beaufschlagt.
Pedalwegsimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalwegsimulator (19) ein Tellerfederpaket (25) als Federelement aufweist, das die Drossel (24) in Richtung des Kolbens (21) beaufschlagt, und dass zwischen der Drossel (24) und dem Kolben (21) ein weiteres Federelement (23) angeordnet ist.
Hydraulische Fremdkraftbremsanlage für ein Fahrzeug, mit einem Hauptbremszylinder (3) für eine Hilfsbremsung, mit einem Trennventil (4), durch das der Hauptbremszylinder (3) für eine Fremdkraftbremsung von der Fremdkraftbremsanlage (1) trennbar ist, mit einem hydraulischen Druckerzeuger (2) für eine Fremdkraftbremsung, der mit Fremdenergie antreibbar ist, und mit einem Pedalwegsimulator (19) nach Anspruch 1, der an den Hauptbremszylinder (3) angeschlossen ist.
Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (22) des Pedalwegsimulators (19) auf einer dem Kolben (21) abgewandten Seite der Drossel (24) an einen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter (8) angeschlossen ist.
Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalwegsimulator (19) durch ein Simulatorventil (18) an den Hauptbremszylinder (3) angeschlossen ist.